1、第三章 水泥混凝土和砂漿,水泥混凝土是以水泥為膠結(jié)料，與水、粗、細(xì)集料按適當(dāng)比例配合，必要時(shí)摻加適量外加劑、摻合料或其它改性材料，經(jīng)攪拌、搗實(shí)成型后，經(jīng)過一定時(shí)間硬化而成的人造石材。 按表觀密度，水泥混凝土可分為： （1）普通混凝土（干表觀密度約為2400kg/m3），是道路路面和橋梁結(jié)構(gòu)中最常用的混凝土； （2）輕混凝土 （干表觀密度可以輕達(dá)1900 kg/m3。）現(xiàn)代大跨度鋼筋混凝土橋梁為減輕結(jié)構(gòu)自重，往往采用各種輕集料配制成輕集料結(jié)構(gòu)混凝土，達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)，以增大橋梁的跨度。 （3）重混凝土（干表密度可達(dá)3200 kg/m3 ）為了屏蔽各種射線的輻射采用各種高密度集料配制的混凝土。,按強(qiáng)度

2、分級，水泥混凝土按抗壓強(qiáng)度可分為3大類： (1）低強(qiáng)度混凝土 抗壓強(qiáng)度小于30MPa; (2) 中強(qiáng)度混凝土 抗壓強(qiáng)度3060MPa； (3) 高強(qiáng)度混凝土 抗壓強(qiáng)度大于60MPa。 此外，可根據(jù)工程的特殊要求，配制各種特種混凝土，如：加氣混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、道路混凝土、水工混凝土、纖維加筋混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土等。,水泥混凝土的種類很多，性能各異。但具有以下共同優(yōu)點(diǎn)： 混凝土拌和物具有可塑性； 混凝土與鋼筋有著良好的握裹力，與鋼材有著基本相同的線膨脹系數(shù)； 組成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和經(jīng)濟(jì)的原則，價(jià)廉量廣； 改變組成材料品種和比例可以制得具有不同物理力學(xué)

3、性質(zhì)的混凝土，以滿足不同的工程的要求。,3.1 普通水泥混凝土,普通水泥混凝土是指表觀密度19002500kg/m3、抗壓強(qiáng)度為7.560MPa的混凝土。 普通混凝土主要缺點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度低、韌性低、抗沖擊能力差?？赏ㄟ^配制鋼筋、填埋鋼件及摻加纖維材料加以改善。 3.1.1 普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì) 3.1.2 普通水泥混凝土組成材料的質(zhì)量要求 3.1.3 普通水泥混凝土外加劑 3.1.4 普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì),3.1.1普通混凝土的技術(shù)性質(zhì),3.1.1.1 新拌水泥混凝土的施工和易性 水泥混凝土在尚未凝結(jié)硬化以前，稱為新拌混凝土或稱混凝土拌和物。新拌混凝土具有良好的工藝性質(zhì)，稱之為工作性（或

4、稱和易性），是指混凝土拌合物易于施工操作（拌制、運(yùn)輸、澆注、振搗）并獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。 1工作性的含義 工作性（和易性）這一術(shù)語的含義，至今尚無公認(rèn)的定義。通常認(rèn)為它包含：“流動(dòng)性”、“穩(wěn)定性”、“搗實(shí)性” 這三個(gè)方面的含義。 流動(dòng)性是指混凝土拌合物在自重或機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)，均勻密實(shí)地填滿模板的性能； 穩(wěn)定性是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚性和保水性，保證水泥混凝土的組成材料均勻分布，不致產(chǎn)生泌水、分層和離析現(xiàn)象； 搗實(shí)性是指混凝土拌合物易于振搗密實(shí)、排除所有被挾帶空氣的性質(zhì)。,1）和易性的測定方法 塌落度試驗(yàn)和維勃稠度試驗(yàn) 2）影響混凝土拌合物和易

5、性的主要因素 （1）水泥質(zhì)量和水灰比 （2）單位用水量 （3）集料和砂率 （4）外加劑 （5）環(huán)境因素 （6）時(shí)間 3）混凝土拌合物和易性的分級和選擇,3.1.1.2 硬化后水泥混凝土的強(qiáng)度特征 1）水泥混凝土強(qiáng)度分布曲線正態(tài)分布函數(shù) （1）特征參數(shù) 工程中，一般采用正態(tài)分布函數(shù)的特征參數(shù)反映混凝土的有關(guān)強(qiáng)度特征，并檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度或其它技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)到質(zhì)量要求。 常用特征參數(shù)：強(qiáng)度平均值 、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)Cv。 （2）強(qiáng)度保證率 強(qiáng)度保證率是指混凝土強(qiáng)度總體值中大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級fcu,k的強(qiáng)度P。 2）強(qiáng)度 1）立方體抗壓強(qiáng)度（ fcu ） 2）立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k） 3）強(qiáng)度等

6、級（C） 4)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（fcp） 5)混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（fts） 6)混凝土的抗折強(qiáng)度（ftf）,按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中（溫度202，相對濕度為95%以上），或在溫度為202的不流動(dòng)的Ca(OH)2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)；（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的試件應(yīng)放在支架中；彼此間隔1020mm，試件表應(yīng)保持潮濕，并不得被水直接沖淋的條件下）養(yǎng)護(hù)28天齡期，按標(biāo)準(zhǔn)方法測定其抗壓強(qiáng)度值，稱為“混凝土立方體抗壓強(qiáng)度”，可按下式計(jì)算： 式中：fcu立方體抗壓強(qiáng)度（MPa） F試件破壞荷載（N）；A試件承壓面積（mm2）。,立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ fcu，k ），按我

7、國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（GBJ10787）的定義是：按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測定的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過5%（即具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度）以N/mm2（即MPa）計(jì)，以fcu，k表示。,混凝土強(qiáng)度等級是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來確定的。強(qiáng)度等級的表示方法，用符號“C”和“立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”兩項(xiàng)內(nèi)容來表示，如C20即表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為20Mpa。 我國現(xiàn)行規(guī)范（GB500102002）規(guī)定，普通混凝土按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分C15、C20、C25、C30、C35、C40、

8、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個(gè)等級。,我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T500812002）規(guī)定，采用150mm150mm300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，測定其軸心抗壓強(qiáng)度?；炷恋妮S心抗壓強(qiáng)度可按下式計(jì)算： 式中： fcp混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（MPa）； F試件破壞荷載（N）； A 試件承壓面積（mm2）。 通過許多棱柱體和立方體試件的強(qiáng)度試驗(yàn)表明：在立方體抗壓強(qiáng)度為1050 MPa的范圍內(nèi)，軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度之比約為0.70.8。,我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T500812002）規(guī)定，采用150mm150mm150mm的立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，在立方體試

9、件（或圓柱體）中心平面內(nèi)用圓弧為墊條施加兩個(gè)方向相反、均勻分布的壓應(yīng)力，當(dāng)壓力增大至一定程度時(shí)試件就沿此平面劈裂破壞，這樣測得的強(qiáng)度稱為劈裂抗拉強(qiáng)度?；炷恋呐芽估瓘?qiáng)度（ fts ）可按下式計(jì)算： 式中： fts混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa）； F試件破壞荷載（N）；B 試件承壓面積（mm2）,3)影響水泥混凝土強(qiáng)度的因素 1）材料組成 （1）水泥強(qiáng)度與水灰比 （2）集料特性與水泥漿用量 2）養(yǎng)護(hù)溫度與濕度 3）齡期 4)提高混凝土強(qiáng)度的技術(shù)措施 (1）采用高強(qiáng)度水泥和特種水泥 ( 2）采用低水灰比和漿集比 (3）摻加外加劑 (4）采用濕熱處理方法 a、蒸汽養(yǎng)護(hù) b、2）蒸壓養(yǎng)護(hù) （5）采用

10、機(jī)械攪拌和振搗,5）混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量評定 （1）評定方法 統(tǒng)計(jì)方法和非統(tǒng)計(jì)方法 統(tǒng)計(jì)方法 若混凝土的生產(chǎn)條件在較長時(shí)間內(nèi)能保持一致，且同一品種混凝土的強(qiáng)度變異性能保持穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)由連續(xù)的三組試件組成一個(gè)驗(yàn)收批，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿足表3-7中統(tǒng)計(jì)方法1的要求。使用統(tǒng)計(jì)方法1評定混凝土強(qiáng)度時(shí)，檢驗(yàn)期不應(yīng)超過三個(gè)月，且在該期間強(qiáng)度數(shù)據(jù)的總批數(shù)不得少于15組。 當(dāng)混凝土的生產(chǎn)條件在較長時(shí)間內(nèi)不能保持一致，且混凝土強(qiáng)度變異性不能保持穩(wěn)定時(shí)，或在前一個(gè)檢驗(yàn)期內(nèi)的同一品種混凝土沒有足夠的數(shù)據(jù)用以確定驗(yàn)收批混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值式，應(yīng)由不少于10組的試件組成一個(gè)驗(yàn)收批，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿足表3-7中統(tǒng)計(jì)方法2中規(guī)

11、定的要求。,非統(tǒng)計(jì)方法 按非統(tǒng)計(jì)方法評定，強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿足式3-9或3-10的要求： 當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果能滿足上述要求時(shí)，則該批混凝土強(qiáng)度判為合格；當(dāng)不能滿足上述規(guī)定時(shí)，該批混凝土強(qiáng)度判為不合格。對不合格批混凝土制成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行鑒定。對不合格的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件必須及時(shí)處理。 當(dāng)對混凝土試件強(qiáng)度的代表性有懷疑時(shí)，可采用從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取試樣的方法或采用非破損檢驗(yàn)方法，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行推動(dòng)。,（2）混凝土質(zhì)量水平的評定 混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平，可根據(jù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差和試件強(qiáng)度不低于要求強(qiáng)度等級的百分率p，按表3-8的規(guī)定進(jìn)行評定。,3.1.1.3 混凝土變形特性 混凝

12、土在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生變形，通常把與時(shí)間無關(guān)而隨著荷載增長的變形稱為彈性變形； 在荷載作用下會(huì)隨時(shí)間而連續(xù)增長的變形稱為徐變形性。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中另外應(yīng)考慮的變形是由溫度變化引起的溫度變形。 1）彈性變形 混凝土承受荷載時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是非線性的，在較高的荷載下，這種非線性關(guān)系更加明顯。,（1）靜力彈性模量 應(yīng)力-應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為混凝土在該應(yīng)力下的彈性模量。 （2）混凝土動(dòng)彈性模量 用動(dòng)力學(xué)方法，在很小的應(yīng)力狀態(tài)與周期性交變的動(dòng)荷載下測定的彈性模量稱為動(dòng)彈性模量。在工程上該指標(biāo)用于檢驗(yàn)混凝土抗凍性，長期耐久性等。,2）徐變變形 當(dāng)混凝土承受一種持續(xù)荷載時(shí)，首先經(jīng)歷一種瞬時(shí)

13、變形（彈性變形），其后繼續(xù)隨時(shí)間而變形（如圖所示），隨時(shí)間增加的變形稱為徐變變形。 在較大的初始徐變率后，徐變變形按連續(xù)遞減率而繼續(xù)發(fā)生。除非持續(xù)荷載較高足以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，徐變可以延續(xù)若干年。卸除荷載后，混凝土有一瞬間恢復(fù)的變形，其后一段時(shí)間變形還將繼續(xù)恢復(fù)，稱為徐變恢復(fù)。在徐變恢復(fù)完成后殘留下來的變形稱為永久變形（也稱殘余變形）。 混凝土的徐變主要由水泥石的徐變所引起的，集料所產(chǎn)生的徐變可以忽略不計(jì)。 混凝土中集料的體積率越大，混凝土的徐變越小。,3）溫度變形 混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其溫度膨脹系數(shù)為（1014）*10-16/。混凝土的溫度變形對大體積混凝土工程或在溫差較大的季節(jié)施工的混凝

14、土結(jié)構(gòu)極為不利。 4）干燥收縮變形 混凝土由于內(nèi)部水分蒸發(fā)而引起的體積變化，稱為干縮，主要是由水泥石引起的。混凝土的干濕變形特征如圖所示。 混凝土的干縮強(qiáng)度與水泥品種及用量、單位用水量和集料用量有關(guān)。此外，混凝土的收縮還與施工、養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)。 降低混凝土干縮強(qiáng)度的主要措施有：限制水泥用量并保證一定的集料用量，減小水灰比，充分搗實(shí)混凝土，加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。,3.1.1.4 混凝土的耐久性 混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用而保持其形狀，質(zhì)量和適用性的能力成為耐久性。 1）抗?jié)B性 混凝土對液體或氣體滲透的抵抗能力成為混凝土的抗?jié)B性，混凝土的抗?jié)B性以抗?jié)B標(biāo)號來表示。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d的標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定的方法

15、進(jìn)行試驗(yàn)，按混凝土所能承受最大水壓力，將混凝土的抗?jié)B標(biāo)號分為：S2，S4，S6，S8，S10，S12六個(gè)等級。 混凝土的抗?jié)B性主要與混凝土的密實(shí)度（空隙率）及空隙結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。 提高混凝土抗?jié)B性的措施有：采用減水劑降低水灰比以減少混凝土內(nèi)部的毛細(xì)管通道；防止由于離析、泌水而在混凝土內(nèi)形成空隙；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及防止出現(xiàn)施工缺陷等。,2）抗凍性 混凝土的抗凍性是指混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的能力。 混凝土的抗凍性一般以抗凍標(biāo)號來表示。抗凍標(biāo)號是以齡期28d的標(biāo)準(zhǔn)試塊在吸水飽和后承受（-15-20）至（1520）反復(fù)凍融循環(huán)，以同時(shí)滿足抗壓強(qiáng)度下降不超過25%，重量損失不超過5%時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來

16、確定。 混凝土抗凍標(biāo)號有：D10，D15，D25，D50，D100，D150，D200，D250，D300等九個(gè)等級。 提高混凝土抗凍性的方法主要是嚴(yán)格控制水灰比、摻加引氣劑、盡量減少施工缺陷、提高混凝土密實(shí)度和延長凍結(jié)前的養(yǎng)護(hù)時(shí)間等。 3）抗化學(xué)侵蝕性 環(huán)境介質(zhì)對混凝土的化學(xué)侵蝕有淡水侵蝕、海水侵蝕、酸堿侵蝕等，其侵蝕機(jī)理與水泥石化學(xué)侵蝕相同。 措施：提高混凝土的強(qiáng)度，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)等。,4）耐磨性 耐磨性是指混凝土抵抗表層損傷的能力。 混凝土的耐磨性與其強(qiáng)度等級有密切關(guān)系，同時(shí)也與水泥品種、集料硬度有關(guān)，細(xì)集料對路面混凝土的耐磨性也有較大的影響。 5）混凝土中的堿-集料反應(yīng) 當(dāng)混凝土

17、中所用水泥中的堿含量較高，又同時(shí)使用某些活性集料時(shí)，水泥中的堿物質(zhì)會(huì)與集料中的活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其生成物引起混凝土不均勻膨脹，甚至?xí)鸦炷撩浟?。這種化學(xué)反應(yīng)通常稱為堿-集料反應(yīng)，含有這種活性物質(zhì)的集料稱為堿活性集料。 堿-集料反應(yīng)有兩種類型：堿-硅反應(yīng)和堿-硅酸鹽反應(yīng)。 堿-集料反應(yīng)引起的混凝土工程破壞難以修補(bǔ)，對重要混凝土工程使用的集料應(yīng)進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。,從上面的分析可見，水泥混凝土的耐久性在很大程度上與其密實(shí)度有關(guān)，而混凝土的密實(shí)度主要取決于混凝土的水灰比和水泥用量。 表3-10,3.1.2 普通水泥混凝土組成材料的質(zhì)量要求,3.1.2.1 水泥 水泥是水泥混凝土的膠結(jié)材料，水泥混凝

18、土的性質(zhì)在很多程度上取決于水泥的質(zhì)量，在選擇混凝土組成材料時(shí)，對水泥品種和標(biāo)號必須合理加以選擇。 配制水泥混凝土一般可采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。必要時(shí)也可采用快硬硅酸鹽水泥或其他水泥。 選用水泥強(qiáng)度等級應(yīng)與要求配制混凝土等級相適應(yīng)。,3.1.2.2 粗集料 1）強(qiáng)度與堅(jiān)固性 粗集料在混凝土中起骨架作用，必須具有足夠的強(qiáng)度和堅(jiān)固性。 2）級配、最大粒徑及顆粒形狀 3）有害雜質(zhì) 粗骨料中的有害雜質(zhì)為粘土、淤泥、硫化物及硫酸鹽、有機(jī)質(zhì)等。 3.1.2.3 細(xì)集料 混凝土用細(xì)集料一般采用天然砂。砂按形成環(huán)境可分為河砂、海砂及山砂。 配制混凝土?xí)r

19、，砂應(yīng)滿足下面的要求： 1）級配與細(xì)度模數(shù) 2）有害雜質(zhì) 3.1.2.4 拌合用水 混凝土拌合用水中，不得含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)。凡是能引用的水和清潔的天然水，都可用來拌制混凝土。,3.1.3 普通水泥混凝土外加劑,外加劑是在混凝土拌和前或拌合時(shí)摻入，摻量不大于水泥質(zhì)量5%（特殊情況下除外），并能按照某些要求改善混凝土性能的物質(zhì)。 外加劑可顯著改善混凝土的某些性能，如提高強(qiáng)度，改善和易性，提高耐久性及節(jié)約水泥等。,3.1.3.1 混凝土外加劑分類 1）按其主要功能分類 （1） 改善新拌混凝土施工和易性的外加劑。包括：減水劑、泵送劑、引氣劑、保水劑等。 （2） 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)、硬化

20、速度的外加劑。包括：早強(qiáng)劑、緩凝劑、速凝劑等。 （3） 調(diào)節(jié)混凝土體中含氣量的外加劑。包括：引氣劑、加氣劑、泡沫劑、消泡劑等。 （4） 改善混凝土耐久性的外加劑。包括：引氣劑、抗凍劑、阻銹劑、抗?jié)B劑等。 （5）為混凝土提供特殊性能的外加劑。包括：引氣劑、膨脹劑、防水劑、泡沫劑、著色劑等。 2）按化學(xué)成分分類 （1）無機(jī)化合物外加劑 無機(jī)電解質(zhì)鹽類：早強(qiáng)劑CaCl2等。 （2）有機(jī)化合物外加劑 表面活性劑類和某些有機(jī)化合物及復(fù)鹽。,3.1.3.2 常用混凝土外加劑 1）減水劑 (1)減水劑的品種 定義：在不影響混凝土拌合物工作性的條件下，具有減水及增強(qiáng)作用的外加劑稱為減水劑。 減水劑按功能分為普

21、通減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑和高效減水劑。 減水劑的主要品種有木質(zhì)素磺酸鹽類，屬普通減水劑；多環(huán)芳香族磺酸鹽類，屬高效減水劑；水溶性樹脂類等。 （2）減水劑的作用機(jī)理,2）引氣劑 定義：摻入混凝土中的外加劑，經(jīng)攪拌能在混凝土拌合物中引入大量分布均勻的微小氣泡，以改善其工作性，并在其硬化后能保留微小氣泡以改善其抗凍融耐久性的物質(zhì)，稱為引氣劑。 主要品種：松香熱聚物類、烷基苯磺酸鹽類、脂肪醇磺酸鹽類。 作用原理：在攪拌混凝土?xí)r，必然混入一些空氣，引氣劑即被吸附到空氣泡表面，憎水基指向空氣，親水基指向水中，在界面上定向排列，降低了氣泡面上水的表面張力及界面能，從而使溶液形成眾多表面時(shí)所需的功減少

22、，同時(shí)使氣泡穩(wěn)定存在。 應(yīng)用：引氣劑多用于水工混凝土以及抗凍、防滲、抗硫酸鹽混凝土和泌水嚴(yán)重的混凝土、貧混凝土、輕集料混凝土、對飾面有要求的混凝土；不宜用于蒸養(yǎng)及預(yù)應(yīng)力混凝土。,3）緩凝劑 定義：能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，并對其后期強(qiáng)度無不良影響的外加劑稱為緩凝劑。 品種：糖類、木質(zhì)素磺酸鹽類、羥基羧基及其鹽類、無機(jī)鹽類、氯鹽類，其中以糖蜜緩凝效果最好。 機(jī)理：當(dāng)緩凝劑吸附于水泥顆粒表面后，所形成的單分子吸附膜層阻礙和抑制了水分進(jìn)一步滲入水泥內(nèi)部，使水泥初期水化速度變慢。另一方面，緩凝劑大都含有糖份，糖是多羥基水化合物，親水性很強(qiáng)，吸附于水泥后，使水泥顆粒表面的水化物膜大大增厚，使水泥顆粒間的凝聚

23、力小于其分散作用力，從而使水泥水化延緩，產(chǎn)生緩凝。 應(yīng)用：緩凝劑適用于大體積混凝土、炎熱季節(jié)施工的混凝土以及需長時(shí)間停放或長距離運(yùn)輸?shù)幕炷痢?4）早強(qiáng)劑 定義：能提高混凝土早期強(qiáng)度并對后期強(qiáng)度無影響的外加劑稱為早凝劑。 品種：氯鹽類、硫酸鹽類和有機(jī)胺類。 應(yīng)用：早強(qiáng)劑適用于蒸養(yǎng)混凝土和常溫、低溫和負(fù)溫條件下施工的有早強(qiáng)或防凍要求的混凝土。 3.1.3.3 混凝土外加劑的應(yīng)用技術(shù) 1）外加劑質(zhì)量檢驗(yàn) 外加劑使用之前要進(jìn)行性能試驗(yàn)，主要檢驗(yàn)指標(biāo)有： （1）減水率 （2）泌水率（3）凝結(jié)時(shí)間差 （4）抗壓強(qiáng)度比 （5）收縮率比 （6）相對耐久性 2）外加劑的選擇 根據(jù)工程需要、施工條件和工藝等選擇

24、合適的外加劑。 3）外加劑摻量控制,4）外加劑的摻入方法 （1）干粉先摻法 （2）溶液同摻法 （3）滯水法 （4）后摻法,3.1.4 普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì),3.1.4.1 組成設(shè)計(jì)要求與主要內(nèi)容 水泥混凝土組成設(shè)計(jì)任務(wù)，就是要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)、施工條件和原材料性質(zhì)，確定出各組成材料用量。使得所配制的混凝土在比較經(jīng)濟(jì)的原則下，具有所期望的技術(shù)性能：新拌混凝土具有與施工條件相適應(yīng)的工作性；硬化后混凝土應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級和耐久性要求等。 混凝土配合比表示方法，有下列兩種： 1單位用量表示法 以每1m3混凝土中各種材料的用量表示。 2相對用量表示法 以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥：細(xì)集料：粗集料；水

25、灰比”的順序排列表示。 插入圖：,3.1.4.2 普通混凝土配制強(qiáng)度的確定 1）混凝土配制抗壓強(qiáng)度（fcu,0） 2）混凝土配制抗折強(qiáng)度（fcf,0）,（3-12）,式中：fcu,k混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級（MPa）； 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）。,（3-14）,式中：fcf,k混凝土抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）； k施工提高系數(shù)，為1.101.15，由施工技術(shù)水平和工程的重要程度確定。,3.1.4.3 混凝土初步配合比設(shè)計(jì) 1）混凝土配合比計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,2）配合比設(shè)計(jì)三要素的確定 （1）水灰比W/C的確定 （2）單位用水量mw0的確定 （3）砂率s,3）初步配合比的計(jì)算 （1）按設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的等級計(jì)

26、算混凝土的配制強(qiáng)度； （2）按配制強(qiáng)度計(jì)算出相應(yīng)的水灰比W/C，并校核；、 （3）選定1m3中混凝土的單位用水量mw0； （4）按下式計(jì)算1m3混凝土中的水泥用量mc0： （5）按要求確定砂率s； （6）計(jì)算粗集料和細(xì)集料的用量。 當(dāng)采用體積法時(shí)，按方程組3-15計(jì)算； 當(dāng)采用假定表觀密度法時(shí)，按方程組3-16計(jì)算。 最后得出混凝土的初步配合比為： 水泥：水：砂：石子=mc0:mw0:ms0:mg0,3.1.4.4 混凝土配合比的試配、調(diào)整與確定 通過試拌檢驗(yàn)，經(jīng)調(diào)整后得出滿足施工和易性要求的混凝土基準(zhǔn)配合比。 1）基準(zhǔn)配合比 2）設(shè)計(jì)配合比 （1）確定水灰比與強(qiáng)度的關(guān)系 （2）設(shè)計(jì)配合比的確

27、定 （3）混凝土組成材料用量的調(diào)整,題目試設(shè)計(jì)鋼筋混凝土橋T型梁混凝土配合比 原始資料 1已知混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30，無強(qiáng)度歷史統(tǒng)計(jì)資料，要求混凝土拌和物坍落度為30mm50mm。橋梁所在地區(qū)無凍害影響。 2組成材料：可供應(yīng)強(qiáng)度等級42.5級普通硅酸鹽水泥；密度為3.1103kg/m3；富余系數(shù)為1.13；砂為中砂,表觀密度為2.65103kg/m3；碎石最大粒徑為31.5mm，表觀密度為2.70103kg/m3。 設(shè)計(jì)要求 1按題給資料計(jì)算出初步配合比。 2按初步配合比在試驗(yàn)室進(jìn)行試拌調(diào)整得出試驗(yàn)室配合比。,3-1以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)步驟 （一）計(jì)算初步配合比 1確定混凝土配

28、制強(qiáng)度fcu,o 按題意已知：設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度為30MPa，無歷史資料，查表3-17標(biāo)準(zhǔn)差為5.0MPa。 混凝土配制強(qiáng)度： 2計(jì)算水灰比W/C 1）按強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比 （1）計(jì)算水泥實(shí)際強(qiáng)度 由題意已知采用強(qiáng)度等級42.5MPa普通硅酸鹽水泥，富余系數(shù)為1.13。則水泥實(shí)際強(qiáng)度： （2）計(jì)算水灰比 已知混凝土配制強(qiáng)度為38.2MPa，水泥實(shí)際強(qiáng)度為48MPa。本單位無混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)統(tǒng)一資料，查表3-17中回歸系數(shù)。計(jì)算水灰比：,2）按耐久性校核水灰比 根據(jù)混凝土所處環(huán)境為無凍害影響地區(qū)，查表3-19，允許最大水灰比為0.60,按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比滿足耐久性要求,采有0.56。 3選用單

29、位用水量mw0由題意已知，要求混凝土拌和物坍落度為30mm50mm，碎石最大粒徑為31.5mm。查表3-20選用混凝土用水量為185kg/m3。 4計(jì)算單位水泥用量mc0 1）按強(qiáng)度計(jì)算單位水泥用量 已知混凝土單位水用量為185 kg/m3，水灰比為0.56，混凝土單位水泥用量為： 2）按耐久性校核單位水泥用量 根據(jù)混凝土所處環(huán)境為無凍害影響，查表3-19，最小水泥用量不得小于275kg/m3。按強(qiáng)度計(jì)算單位水泥用量符合耐久性要求。采用單位水泥用量330kg/m3。,5選定砂率按已知集料采用碎石，最大粒徑31.5mm，水灰比為0.56，查表3-21，選取砂率為0.33。 6計(jì)算砂石用量 1）采

30、用質(zhì)量法 已知：單位水泥用量為330kg/m3，單位用水量為185kg/m3，混凝土拌和物濕表觀密度為2400kg/m3，砂率為0.33，得： 解得： 按質(zhì)量法計(jì)算得初步配合比：即 1:1.88:3.83, W/C=0.56 2)采用體積法：已知:水泥密度為3.1103kg/m3；砂的表觀密度為2.65103kg/m3；碎石表觀密度為2.70103kg/m3。,非引氣混凝土=1 解得:砂用量為619kg/m3；碎石用量為1257kg/m3。 按體積法計(jì)算得初步配合比：即：12.483.98，W/C=0.56。 （二）調(diào)整工作性、提出基準(zhǔn)配合比 1計(jì)算試樣材料用量 按計(jì)算初步配合比取樣15L，則

31、各種材料的用量為 水泥：3300.015=4.95(kg) 砂: 6190.015=9.23(kg) 石子: 12570.015=18.86(kg) 水: 1850.015=2.78(kg) 2.調(diào)整工作性 按計(jì)算材料用量拌制混凝土拌和物,測定其坍落度為20mm,不滿足題給的施工和易性要求.為此,保持水灰比不變,增加5%水泥漿.再經(jīng)拌和坍落度為40mm,粘聚性和保水性亦良好,滿足施工和易性要求.此時(shí)混凝土拌和物各組成材料實(shí)際用量為:,水泥:4.95(1+5%)=5.20(kg) 砂: 9.28(kg) 石子: 18.86(kg) 水: 2.78(1+5%)=2.92(kg) 3.提出基準(zhǔn)配合比

32、 可得出基準(zhǔn)配合比: 5.20:9.28:18.86=1:1.78:3.63 W/C=0.56 (三)檢驗(yàn)確定、測定試驗(yàn)室配合比 1檢驗(yàn)強(qiáng)度 以計(jì)算水灰比0.56為基礎(chǔ)，選用水灰比分別為0.51、0.56和0.61，基準(zhǔn)用水量185kg/m3不變，相應(yīng)調(diào)整砂、碎石用量。拌制三組混凝土拌合物并成型試件，水灰比為0.51和0.61的兩個(gè)配合比也經(jīng)過坍落度試驗(yàn)調(diào)整，均滿足要求。與三個(gè)水灰比相應(yīng)的28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果分別為43.7MPa、37.5MPa、33.8MPa。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制混凝土28d抗壓強(qiáng)度與灰水比關(guān)系曲線圖，由圖中確定與混凝土配制強(qiáng)度38.2MPa對應(yīng)灰水比C/W=1.75，即水灰

33、比為0.57。,2混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比 按強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果修正配合比，各材料用量為： 水：185（1+5%）=194kg；水泥：1940.57=340kg；砂、石用量按體積法計(jì)算： 解的：砂用量607kg，碎石用量1232kg。 修正配合比： 計(jì)算濕表觀密度為 340+194+607+1232=2373kg/m3；實(shí)測濕表觀密度為 2400 kg/m3；修正系數(shù) 2400/2373=1.01 按實(shí)測濕表觀密度修正各種材料用量： 水泥：3401.01=343 kg/m3 水: 1941.01=196 kg/m3 砂: 6071.01=613 kg/m3 碎石: 12321.01=1244 kg/m3,

34、因此,試驗(yàn)室配合比為: (四)換算工地配合比 根據(jù)工地實(shí)測,砂的含水量為5%,碎石的含水量為1%,各種材料的用量為: 水泥: 343 kg/m3 砂 613（1+5%）=644 kg/m3 碎石 1244（1+1%）=1256 kg/m3 水 196（6135%+12441%）=153 kg/m3 因此,工地配合比為:,1原材料各項(xiàng)指標(biāo)如下： 水泥：52.5級普通硅酸鹽水泥，密度為3.1g/cm3，實(shí)測28天膠砂抗折強(qiáng)度為8.7MPa； 碎石：石灰石，最大粒徑40mm，級配合格，表觀密度為2.70g/cm3； 砂：中砂，表觀密度為2.63g/cm3，細(xì)度模數(shù)為2.64，其它各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要

35、求；水：飲用水。 2設(shè)計(jì)要求 混凝土抗折強(qiáng)度等級為5.0MPa，施工要求混凝土彎拉強(qiáng)度樣本的標(biāo)準(zhǔn)差為0.4MPa(n=9)。混凝土拌和物的坍落度為3050mm。 3配合比設(shè)計(jì) （1）確定試配強(qiáng)度：,3-2以抗折強(qiáng)度為設(shè)計(jì)指標(biāo)的混凝土配合比設(shè)計(jì),（2）計(jì)算水灰比 由公式（3-25）可得： 查表得3-26耐久性允許最大水灰比為0.44。故取計(jì)算水灰比為0.42。 （3）計(jì)算用水量 由表3-26得：W/C=0.42時(shí)，=34%；代入公式（3-26）中： 4）計(jì)算水泥用量 由公式（3-28）可得： 由表3-27得：耐久性允許最小水泥用量為300kg/m3，故取340kg/m3。,得：W/C=0.42,

36、（5）計(jì)算砂、石用量： 由公式（329）可得： 解得： 驗(yàn)算：碎石的填充體積 ，符合要求。 由此確定路面混凝土的“初步配合比”為： 路面混凝土的基準(zhǔn)配合比、設(shè)計(jì)配合比與施工配合比設(shè)計(jì)內(nèi)容與普通混凝土相同。,3.2 粉煤灰混凝土,粉煤灰混凝土是指摻加一定數(shù)量粉煤灰組分的粉煤灰普通混凝土。,3.2.1 用于混凝土中的粉煤灰 3.2.2 粉煤灰混凝土的技術(shù)特征 3.2.3 粉煤灰混凝土的組成設(shè)計(jì),3.2.1 用于混凝土中的粉煤灰,粉煤灰摻入混凝土后，不僅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能，例如，延長混凝土的凝結(jié)時(shí)間、改善工作性、改變強(qiáng)度的增長規(guī)律、提高混凝土的抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕性、減少

37、水化熱、抑制堿集料反應(yīng)。 粉煤灰混凝土適用于泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B結(jié)構(gòu)混凝土、抗硫酸混凝土、地下和水下壓漿混凝土、碾壓混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土以及輕集料混凝土等。,3.2.1.1 粉煤灰在混凝土中的行為和作用,1 活性效應(yīng) 活性效應(yīng)是指粉煤灰的火山灰活性反應(yīng)（二次反應(yīng)）和高鈣粉煤灰自硬的膠凝性質(zhì)。具體說是低鈣粉煤灰與水泥水化過程中析出的氫氧化鈣發(fā)生“二次反應(yīng)”，可以生成類似水泥水化產(chǎn)物的水化硅酸鈣凝膠，因此具有凝膠能力。在高鈣粉煤灰中含有水硬性礦物以及大量富鈣硅酸鹽玻璃體，因此具有較好的凝膠能力，甚至具有一定的自硬性. 包括堿性激發(fā)和硫酸鹽激發(fā)以及自硬性礦物成分的作用，水泥水化過程中發(fā)生

38、放熱反應(yīng)，對粉煤灰“活性效應(yīng)”也具有相當(dāng)?shù)挠绊憽?2 灰中的玻璃微珠或微細(xì)粉會(huì)改善混凝土的工作性 優(yōu)質(zhì)粉煤灰中玻璃微珠占絕對優(yōu)勢，可采用通用或?qū)Ｓ梅勰┰O(shè)備，將無序狀態(tài)的、質(zhì)量變異的原狀粉煤灰，磨細(xì)成相對穩(wěn)定和有序的優(yōu)質(zhì)粉煤灰產(chǎn)品。 優(yōu)質(zhì)粉煤灰可以發(fā)揮：減水（礦物減水劑作用）、增漿（在混凝土中增加漿體的體積）、調(diào)凝（調(diào)節(jié)凝膠量和凝膠過程）和密實(shí)（填充漿體孔隙）作用，并包括對水泥漿體結(jié)構(gòu)中氫氧化鈣和堿物質(zhì)的有效利用以及對水泥水化熱的抑制和利用等。 所以優(yōu)質(zhì)粉煤灰具有減少坍落度損失、降低混凝土內(nèi)部溫升、改善混凝土外部終飾、 有利于混凝土的體積安定性和質(zhì)量均勻性以及大量節(jié)約水泥等一系列正效應(yīng)。,3.2

39、.1.2 粉煤灰的品質(zhì)要求,1）化學(xué)成分 化學(xué)成分與煤的品種和燃燒條件有關(guān)，粉煤灰中的氧化硅、氧化鋁和三氧化二鐵是對混凝土性質(zhì)有益的成分，三者含量之和大于70%。粉煤灰中的三氧化硫?yàn)椴焕煞郑浜繎?yīng)低于3%，以確?；炷恋捏w積穩(wěn)定性。 2）其他技術(shù)指標(biāo),3.2.1.3 不同等級粉煤灰的適用范圍,在混凝土中摻加粉煤灰時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)選用不同質(zhì)量等級的粉煤灰 級粉煤灰的品位最高，一般都是經(jīng)靜電收塵器收集的，細(xì)度較高，并富集大量有大量表面光滑的玻璃微珠體。級粉煤灰的需水量比小于95%，摻到混凝土中可以取代較多的水泥，并能降低混凝土的用水量和提高密實(shí)度。級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6m的預(yù)應(yīng)

40、力混凝土。 級粉煤灰系大多數(shù)火力電廠的排出物，通常較粗，經(jīng)加工磨細(xì)后方能達(dá)到要求的細(xì)度。 級粉煤灰對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)小于級粉煤灰，但摻級粉煤灰后混凝土性能仍可高于或接近基準(zhǔn)混凝土。 級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土。,級粉煤灰是指火力發(fā)電廠排出的原狀統(tǒng)干灰或濕調(diào)灰，其顆粒較粗且未燃盡的碳粒較多。 級粉煤灰摻入混凝土中，對混凝土強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小，減水效果較差。主要用于無筋混凝土和砂漿。 用于預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土及強(qiáng)度等級在C30及C30以上的無筋混凝土的粉煤灰等級，如經(jīng)試驗(yàn)論證，也可采用比上述規(guī)定低一級的粉煤灰。 火力發(fā)電廠的灰池濕灰和爐底渣通過試驗(yàn)確認(rèn)也可用作混凝土的摻合料使用。灰池濕灰允許在無

41、筋混凝土及其制品中作為礦物填充料，部分或全部代替細(xì)集料；爐底渣允許作為細(xì)集料配置混凝土或砂漿。,3.2.2 粉煤灰混凝土的技術(shù)性質(zhì),3.2.2.1 粉煤灰在混凝土中的行為和作用 1）用水量和坍落度 在粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土（不摻粉煤灰的混凝土）具有等值坍落度的條件下，用水量變化視粉煤灰的細(xì)度和球形顆粒多少而定。級粉煤灰具有比較穩(wěn)定的中、低程度的減水功能；級粉煤灰或磨細(xì)粉煤灰具有低度的減水功能但其減水率往往不夠穩(wěn)定；使用級粉煤灰，當(dāng)要求坍落度與基準(zhǔn)混凝土相等時(shí)，用水量必然增加，且增加量的變化幅度較大。 為了充分利用粉煤灰的減水功效，可以采用粉煤灰礦物減水劑。,2）泌水性和終飾性能 級及級以上的

42、優(yōu)質(zhì)粉煤灰基本能保證改善混凝土的泌水性，且容易抹面，取得終飾性良好的效果。 級及級以下的粉煤灰，泌水性雖有所改善，但是仍可能出現(xiàn)不夠穩(wěn)定的現(xiàn)象。 級粉煤灰中多孔顆粒的吸水后釋水的特征，有可能增加混凝土泌水量，并延長泌水和浮漿，就得采用二次抹面等措施。 3）凝結(jié)時(shí)間 采用低鈣粉煤灰取代部分水泥時(shí)，會(huì)延緩水泥的水化過程，推遲混凝土的凝結(jié)時(shí)間。但如果采用高鈣粉煤灰，凝結(jié)時(shí)間可不致發(fā)生明顯延緩。應(yīng)用級及級以上粉煤灰可得到一些有利于水泥水化 的補(bǔ)償，在減少用水量的情況下，凝結(jié)時(shí)間也可以調(diào)整。,3.2.2.2 粉煤灰混凝土的強(qiáng)度特征,1）強(qiáng)度增長規(guī)律 粉煤灰對混凝土強(qiáng)度增進(jìn)速率將產(chǎn)生一定的影響，其影響程度

43、取決于粉煤灰品質(zhì)、摻加比例及養(yǎng)護(hù)條件。 在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，增加粉煤灰摻量會(huì)降低7d的強(qiáng)度增長率，但能使28d以后齡期的強(qiáng)度增長率提高。如，粉煤灰混凝土365d時(shí)強(qiáng)度可比28d強(qiáng)度提高50%，而同等強(qiáng)度等級的基準(zhǔn)混凝土一般只提高30%左右。在無保溫措施的干燥環(huán)境中，由于“火山灰反應(yīng)”不易發(fā)生，使粉煤灰混凝土強(qiáng)度發(fā)展緩慢。而在7d保濕養(yǎng)護(hù)的條件下，粉煤灰混凝土的長期強(qiáng)度增長率與基準(zhǔn)混凝土相仿。在適當(dāng)?shù)母邷貤l件下，粉煤灰強(qiáng)度發(fā)展快。因此，在低溫和干燥環(huán)境中澆筑粉煤灰混凝土?xí)r，應(yīng)延緩拆模并注意保濕養(yǎng)護(hù)。,2）強(qiáng)度特征 粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB146-90）中規(guī)定：粉煤灰混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級、強(qiáng)度

44、保證率、標(biāo)準(zhǔn)差及離差系數(shù)等指標(biāo)，與基準(zhǔn)普通混凝土相同。 與相同強(qiáng)度等級的基準(zhǔn)混凝土相比，當(dāng)摻加級及級以上的粉煤灰時(shí)，粉煤灰混凝土的抗拉和抗折強(qiáng)度的增長較為明顯。這主要是由于粉煤灰中玻璃體水化后形成水化硅酸鈣與水泥石界面粘結(jié)力增強(qiáng)的緣故。粉煤灰混凝土與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度有所改善，當(dāng)水泥砂漿體增多時(shí)，混凝土中鋼筋周圍充滿了漿體，將增強(qiáng)混凝土與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度。,3.2.2.3 粉煤灰混凝土的變形特性,彈性模量 粉煤灰混凝土的彈性模量隨其強(qiáng)度增長而提高。其早期彈性模量略低于基準(zhǔn)混凝土但后期彈性模量逐漸高于基準(zhǔn)混凝土。采用級及級以上的粉煤灰產(chǎn)品，能保證混凝土彈性模量和其它力學(xué)性能穩(wěn)定提高。 干燥收縮 摻優(yōu)質(zhì)

45、粉煤灰的混凝土，能使混凝土單位用水量降低，因而使其干縮性較基準(zhǔn)混凝土有所減少，其減少值隨齡期而異。,3.2.2.4 粉煤灰混凝土的耐久性,1）抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕性及護(hù)筋性 粉煤灰等量取代水泥 早、中期水化產(chǎn)物減少 毛細(xì)孔增多 抗?jié)B性下降 優(yōu)質(zhì)粉煤灰超量取代水泥 減水、降低水灰比、火山灰反應(yīng)生成物 增多 孔隙結(jié)構(gòu)細(xì)小并堵塞毛細(xì)管通道 減少液體、氣體、或離子在混凝土中流動(dòng)或滲透 大大提高了混凝土抗?jié)B性 氫氧化鈣含量低 硫酸根離子滲透速度減小 生成膨脹型礬石結(jié)晶可能性減少 改善抗硫酸鹽侵蝕能力 護(hù)筋性指混凝土保護(hù)鋼筋銹蝕的能力。在海水交替的環(huán)境作用中，唯有粉煤灰混凝土能使20mm深處混凝土透入的氯含

46、量小于水泥重量的0.4%，隨著粉煤灰摻量的增加，抗氯離子滲透能力增強(qiáng),2）抗凍性 粉煤灰等量取代水泥，早、中期的混凝土強(qiáng)度較低，混凝土在受凍前齡期較短，混凝土宜凍壞，所以非引氣的粉煤灰混凝土的抗凍性較28d強(qiáng)度的基準(zhǔn)混凝土略差。 參加適量的引氣劑可減少甚至完全消除摻加粉煤灰取代水泥所帶來的不利影響，大大改善混凝土的抗凍性。在28d的等強(qiáng)度、等含氣量的情況下，粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土的抗凍性相差無幾 3）耐磨性 耐磨性試驗(yàn)表明，應(yīng)用粉煤灰礦物減水劑的粉煤灰耐磨性不低于道路水泥混凝土的耐磨性。 4）堿-集料反應(yīng) 粉煤灰成分能有效地與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，生成非膨脹性的膠凝，抑制堿-集料反應(yīng)。優(yōu)質(zhì)粉煤

47、灰混凝土密實(shí)度提高，可攔截水分的遷移。推薦采用級及級以上的低鈣粉煤灰，并將粉煤灰用量提高到30%50%，以有效地抑制堿-集料反應(yīng)。,3.2.3 粉煤灰混凝土的組成設(shè)計(jì),3.2.3.1 設(shè)計(jì)要求與配制原理 1）粉煤灰混凝土的技術(shù)要求 長期強(qiáng)度增進(jìn)率優(yōu)于相同強(qiáng)度等級的普通混凝土 彈性模量、收縮、徐變等性能不低于同樣強(qiáng)度等級的普通混凝土 抗?jié)B性優(yōu)于相同強(qiáng)度等級的普通混凝土 保護(hù)鋼筋功能不次于相同強(qiáng)度等級的普通混凝土 摻加適量引氣劑后，粉煤灰混凝土抗凍性不次于相同強(qiáng)度等級的混凝凝土,2）粉煤灰混凝土的配制原理,（1）粉煤灰作為活性摻合料配制混凝土 在質(zhì)量達(dá)到級或級灰指標(biāo)的粉煤灰中，80%以上是粒徑小于

48、45m的玻璃微珠，表面光滑，比表面積大，活性大，可以將其作為活性礦物摻合料取代部分水泥配制混凝土。粉煤灰在混凝土中取代水泥的數(shù)量應(yīng)不至于對混凝土的某些性能產(chǎn)生副作用，粉煤灰取代水泥的最大限量見表3-25。當(dāng)鋼筋混凝土中的鋼筋和保護(hù)層厚度小于5cm時(shí)，粉煤灰取代水泥最大限制應(yīng)比表3-25中的規(guī)定相應(yīng)減少5%。,粉煤灰摻合料取代水泥的方法有等量取代法和超量取代法兩種,等量取代法 指用等體積的粉煤灰取代水泥的方法配制混凝土。用這種方法配制混凝土，既使粉煤灰的質(zhì)量好，混凝土的早起（28d以內(nèi)）強(qiáng)度也往往隨粉煤灰摻量的增加而下降。但隨齡期增長和粉煤灰活性逐漸發(fā)揮，混凝土的強(qiáng)度將會(huì)逐漸趕上和超過基準(zhǔn)混凝土

49、。 等量取代法用于下列各種情況：1.、質(zhì)量明顯優(yōu)良的級及 級以上的粉煤灰；2、混凝土超強(qiáng)較大時(shí)；3、配制大體積混凝土?xí)r,超量取代法,指在粉煤灰總摻量中，部分粉煤灰取代等體積的水泥，超量部分取代等體積細(xì)集料（砂）。粉煤灰取代部分細(xì)集料所獲得的強(qiáng)度增加效應(yīng)，可以補(bǔ)償粉煤灰取代水泥所降低的早期強(qiáng)度從而保持摻入粉煤灰前后的混凝土強(qiáng)度等效。在這種情況下，雖然粉煤灰混凝土組成材料中粉狀的膠凝材料增多，會(huì)影響新拌混凝土的流動(dòng)性，當(dāng)由于粉煤灰中大量的球狀顆粒會(huì)使混凝土拌合物和易性得以改善，保持粉煤灰摻入前后混凝土強(qiáng)度和工作性等效，又能節(jié)約水泥的設(shè)計(jì)方法，所以在粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)中較多采用。根據(jù)粉煤灰混凝土

50、應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GBJ146-90），粉煤灰超量系數(shù)（ f） 按表3-26選用,（2）粉煤灰作為礦物填充料配制混凝土,統(tǒng)干灰和調(diào)濕灰等原狀粉煤灰，顆粒偏粗，在配制混凝土?xí)r，雖能較好地發(fā)揮致密作用，但火山灰活性較差?？蓪⒋祟惙勖夯易鳛榈V物填充料，以等體積的粉煤灰取代部分細(xì)集料（不取代水泥）配制粉煤灰混凝土，這種方法稱為外加法。當(dāng)粉煤灰取代率不超過一定范圍時(shí)，可以獲得改善混凝土工作性、提高混凝土抗?jié)B性等好處，粉煤灰取代細(xì)集料的較佳摻量見表3-27,3.2.3.2 粉煤灰混凝土配合比計(jì)算方法,步驟1 計(jì)算基準(zhǔn)混凝土配合比 根據(jù)普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)方法的基準(zhǔn)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法得基準(zhǔn)混凝土的配合比

51、mco，mso，mG0和mW0；水灰比W/C。 步驟2 初步配合比計(jì)算 1）等量取代法配合比計(jì)算 （1）根據(jù)表3-25選取粉煤灰取代水泥率f% （2）按照式（3-21）計(jì)算粉煤灰用量，按照式（3-22）計(jì)算粉煤灰混凝土中的水泥用量mcf： mf=mcof% （3-21） mcf=mc0 mf （3-22） 式中，為基準(zhǔn)混凝土水泥用量（kg）。 （3）單位用水量（mwf），砂用量（msf），石用量（mgf）與基準(zhǔn)混凝土相同。,2）超量取代法配合計(jì)算步驟 （1）選取粉煤灰取代水泥率f%和粉煤灰超量系數(shù)f （2）計(jì)算粉煤灰取代水泥量mf1，粉煤灰總摻量mf，超量部分質(zhì)量mf2 mf1=mc0 f%

52、（3-23） mf=mf1 f （3-24） mf2=mf1(f -1) （3-25） （3）計(jì)算粉煤灰混凝土中單位水泥用量mcf mcf=mc0 mf1 （3-26） （4）計(jì)算粉煤灰混凝土中單位砂用量，在砂中扣除與超量粉煤灰同體積的砂質(zhì)量，然后計(jì)算調(diào)整后的砂用量msf： （3-27） 式中 粉煤灰的表觀密度（g/ 3）； 砂的表觀密度（ g/ 3 ）。 （5）確定粉煤灰混凝土中其他材料用量，保持基準(zhǔn)混凝土中的石子和單位用水量不變。 單位用水量： mwf = mw0 ；石子用量: mgf = mg0 。,3）外加法配合比計(jì)算步驟 （1）按照表3-27選用粉煤灰代砂率fm%。 （2）外加粉煤灰

53、的質(zhì)量mf應(yīng)按照式（3-28）計(jì)算： mf = ms0 fm% （3-28） （3）在砂中扣除與超量粉煤灰同體積的砂質(zhì)量，求出調(diào)整后的砂用量（msf）： （3-29） 式中 的意義同式（3-27）。 （4）粉煤灰混凝土中其它材料用量 水泥用量mcf=mc0；單位用水量mwf=mw0；石子用量mgf=mg0。 步驟3 試配、調(diào)整確定實(shí)驗(yàn)室配合比：方法同普通水泥混凝土。,3.2.3.3 粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例,例題3-4 按例題3-1 設(shè)計(jì)要求，用超量取代法確定粉煤灰混凝土的配合比，粉煤灰級別為級，表觀密度 =2.20g/cm3。 設(shè)計(jì)計(jì)算： 步驟1 確定基準(zhǔn)混凝土的材料組成（設(shè)計(jì)計(jì)算過程同例

54、題3-1） mc0=357kg; mw0=175kg; ms0=600kg; mg0=1277kg 步驟2 確定粉煤灰取代水泥摻量百分率f及粉煤灰超量系數(shù)f 由題給條件可知：水泥品種為普通硅酸鹽水泥，混凝土工程為鋼筋混凝土，查表3-25得粉煤灰取代水泥最大限量為25%，現(xiàn)取f=15%。 粉煤灰等級為級，查表3-26，粉煤灰超量系數(shù)為1.31.7，取f =1.4。 步驟3 計(jì)算粉煤灰取代水泥量、粉煤灰超量部分質(zhì)量和粉煤灰總摻量 粉煤灰取代水泥量 mf1=mc0f=357 15%=54kg 粉煤灰總摻量 mf=mf1 f =54 1.4=76kg 粉煤灰超量部分質(zhì)量 mf2=mf mf1=76-5

55、4=22kg,步驟4 計(jì)算粉煤灰混凝土中其它組成材料用量 單位水泥用量 mcf=mc0 mf1=357 - 54=303kg 單位砂用量 單位用水量 mwf=mw0=175kg 單位石子用量 mgf=mg0=1277kg 步驟5 試拌調(diào)整提出實(shí)驗(yàn)室配合比 按與普通混凝土相同的方法進(jìn)行配制、調(diào)整，該粉煤灰混凝土的坍落度及強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)要求。并測定粉煤灰混凝土表觀密度實(shí)測值為: cp=2410kg/m3 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，該粉煤灰混凝土的表觀密度計(jì)算值為 c,c=76+303+574+175+1277=2410kg/m3 與實(shí)測值之差小于計(jì)算值得2%，無需調(diào)整。由此得粉煤灰混凝土的材料用量為： 水

56、泥：粉煤灰：水：砂：石=303:76:175:574:1277,3.3纖維混凝土,道路建筑材料,目 錄,引言 鋼纖維混凝土的技術(shù)性質(zhì) 鋼纖維混凝土的組成材料 鋼纖維混凝土的組成設(shè)計(jì),引 言,纖維混凝土是在混凝土中摻加一定量亂向分布的纖維材料而組成的復(fù)合材料。 摻入纖維的目的：提高普通混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗裂強(qiáng)度、韌性或抗沖擊性等力學(xué)性能。 常用的纖維材料：鋼纖維、玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維和合成纖維等。 所用纖維須具有的特性：耐堿、耐海水、耐氣候變化。 目前，鋼纖維混凝土研究和應(yīng)用較多，鋼纖維對抑制水泥混凝土裂縫的形成、提高混凝土的抗拉和抗彎強(qiáng)度，增加韌性效果最佳。 應(yīng)用：用于鐵路、隧

57、道、橋梁、機(jī)場道路、火箭發(fā)射基地、電站、碼頭、民用建筑、道路路面工程等方面。,3.3.1鋼纖維混凝土的技術(shù)性質(zhì),3.3.1.1 鋼纖維對新拌混凝土的工作性的影響 基準(zhǔn)混凝土能否達(dá)到質(zhì)量均勻、密實(shí)成型，鋼纖維能否在混凝土中達(dá)到三向隨機(jī)配向、均勻分散，對鋼纖維混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能影響最大。,3.3.1.1 鋼纖維對新拌混凝土的工作性的影響,1）影響鋼纖維配向與分散程度的主要因素 振搗方式：在進(jìn)行振搗時(shí)，鋼纖維會(huì)發(fā)生與模板、振動(dòng)方向平行，與重力作用方向垂直的位移傾向。這種傾向隨著振動(dòng)頻率的增大和振動(dòng)時(shí)間的增長而增加。 振動(dòng)頻率越大，振動(dòng)時(shí)間越長，鋼纖維下沉的傾向也越強(qiáng)，分散程度越差。,3.3.1.1

58、 鋼纖維對新拌混凝土的工作性的影響,鋼纖維幾何特征及摻量：鋼纖維的幾何特征通常用長徑比（纖維的長度與截面面積當(dāng)量直徑之比）表示。在進(jìn)行振動(dòng)搗實(shí)時(shí)，纖維的長徑比越大，纖維越是向某個(gè)方向配置，分散程度也越差。 基準(zhǔn)混凝土材料組成：砂率越大，水灰比越大，鋼纖維的分散程度越好。,3.3.1.1 鋼纖維對新拌混凝土的工作性的影響,2）鋼纖維對混凝土稠度的影響 當(dāng)鋼纖維摻量增加時(shí)，鋼纖維混凝土的稠度顯著降低。 鋼纖維混凝土的最佳砂率取決于混凝土的水灰比和粗集料的最大粒徑等。當(dāng)這些因素確定后，最佳砂率幾乎隨鋼纖維摻量及其長徑比增加呈直線增大。,3.3.1鋼纖維混凝土的技術(shù)性質(zhì),3.3.1.2 硬化后鋼纖維混凝土的力學(xué)特性 1）抗裂特征 抗裂性是指材料抵抗開裂的能力。 鋼纖維混凝土最顯著的性質(zhì)是對裂縫抵抗能力大，在保持某種程度抵抗力的狀態(tài)下變形能力大。圖3-19是鋼纖維混凝土抗拉試驗(yàn)的荷載-變形曲線。,從圖中可以看出： 鋼纖維混凝土產(chǎn)生最初裂縫的A點(diǎn)所相對應(yīng)的荷載（初始破壞荷載）比普通混凝土的破壞荷載有顯著的增加。 混凝土基體出現(xiàn)裂紋后，與裂紋垂直的鋼纖維仍能繼續(xù)傳遞部分拉力，達(dá)到最大荷載B點(diǎn)。在這個(gè)階段，荷載-變形關(guān)系是非線性的，表現(xiàn)為一種塑性特征。 達(dá)到最大荷載后，鋼纖維混凝土還能繼續(xù)抵抗外力，